Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Поверхностные явления. Адсорбция

Содержание

Поверхностные явленияА - молекула в объемеБ - молекула на поверхностиВ –молекула на гребне
Тема лекции:Поверхностные явления. АдсорбцияКафедра химии Поверхностные явленияА - молекула в объемеБ - молекула на поверхностиВ –молекула на гребне Поверхностные явленияНа поверхностный слой молекул действует сила, направленная вглубь объема. Она называется Величины коэффициента поверхностного натяжения(Ж/Ж, Ж/Т) СПЭ в биологии и медицине Полная альвеолярная поверхность легких при вдохе равна Расчет и определение СПЭ площадь (м2)коэффициент поверхностного натяжения (Дж/м2 , н/м)B → Демонстрационный опытводаσ ×103 н/м72,5масляная кислота26,5Начальное состояниеСH3CH2CH2COOHГидрофобный хвостГидрофильная головкаРавновесное состояние Адсорбция – самопроизвольный процесс накопления вещества на поверхности раздела фаз. Адсорбент АдсорбцияЕактивации мала, Vадсорбции высокая Процесс самопроизвольныйПроцесс избирательныйПервые исследования в областиадсорбции – Т.Е. Адсорбция в медицинской практикеФизиотерапевтические процедуры – ванны, аппликации, обертыванияГемосорбция – удаление ядовитых Pасчет адсорбции Уравнения адсорбцииГ = f(природа адсорбента/адсорбтива, С(Р), Т)Изотермы (T=const) адсорбции для твердых адсорбентовУравнение ЛэнгмюраУравнение ФрейндлихаУравнение Гиббса (универсальное) Уравнение Гиббса1. Δ С > 0; Δσ > 0Г < 0 (отрицательная неорганические соединения: кислоты, основания, соли.Для воды:Вещества, вызывающие положительную адсорбцию, называютсяповерхностно-активными веществами (ПАВ)Вещества, ПАВПолярные органические молекулы С17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+Анионактивные ПАВАлкилсульфаты С12Н25OSO3Na → С12Н25OSO3- + Na+ПАВМылаАлкиларилсульфонаты рокколСоли аммония и пиридинияКатионактивные ПАВцетилпиридиний хлоридНеионногенные мылаC11H21-O-(CH2CH2O)8H ПАВАнионактивные ПАВМылаС17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+Катионактивные ПАВСоли аммония и пиридинияНеионногенные мылаC11H21-O-(CH2CH2O)8Hроккол Применение ПАВ в медицине Моющие средства; дегазирующие средства. стабилизаторы лекарственных суспензий; эмульгаторы Моющее действие ПАВГрязь попала на руку. Ее удерживает на коже сила адсорбции. Молекулы мыла связываются с поверхностью руки и грязью.Раствор мыла смачивает частицу.Моющее действие ПАВ Моющее действие ПАВЧастица грязи отрывается от кожи и уносится струей воды, а Уравнение ЛэнгмюраНобелевская премия за работы по теории поверхностных явлений (1932)Г∞ - предельная 1. Адсорбция происходит лишь на активных центрах поверхности.адсорбентАктивные центрыОсновные положенияадсорбат   2. Адсорбция мономолекулярна 3. Процесс адсорбции равновесен.  Г∞ (предельная адсорбция) Общее число активных Вывод уравнения ЛенгмюраVадс = КадсС(Г∞- Г)Vдес = КдесГVадс = VдесДелим на Кадс IIIIIIГ∞Изотерма адсорбцииI – область малых концентраций, СK, тогда Г = Г∞ (III Расчет площади полярной «головки» молекулы ПАВДля RCOOH S = 21 ×10-16 cм2 Уравнение Фрейндлиха Г(x/m) = aCna, n – постоянные величины для данной пары lgx/mlgcр123123lgan = tgα= OC/AOαAOCОпределение констант “a” и “n” Константы “a” и “n” (адсорбент - активированный уголь) Избирательность адсорбцииПравило Панета-ФаянсаПри адсорбции ионов на кристаллических поверхностях адсорбируются те ионы, которые Избирательность адсорбцииМноговалентные ионы адсорбируются сильнее одновалентныхСпособность к адсорбции одинаково заряженных ионов определяется Биологическое значениеизбирательной адсорбцииИзбирательная адсорбция токсинов тканями и клеткамиТоксины возбудителей столбняка поражают клеткицентральной Обменная адсорбцияЯвление замещения на адсорбенте одноговещества другим, находящимся во внешнейсреде.Ионообменная адсорбцияНекоторые адсорбенты Иониты 1 – каркас2 – фиксированный ион3 – подвижный ион, способный к ионному обмену Иониты Катиониты         Z-X Kat+y ИонитыПриродные:Алюмосиликаты (цеолиты, гидрослюда и др.)Древесина, торф, целлюлоза, сульфированные углиСинтетические:Алюмосиликаты (пермутиты)Органические ионообменные смолыZSO3H, ЦеолитыАтомы кислорода обозначены голубым, кремния или алюминия – сиреневым, натрия – красным цветом. Натриево-силикатное стеклоАтом кремнияАтом кислородаАтом натрияx Na2O × y SiO2 Применение ионитовОпреснение воды ZH+катионит + Na+ + Cl- D ZNa+ + H+ +R+D- Na++H+D- R+Ионообменная адсорбция
Слайды презентации

Слайд 2 Поверхностные явления
А - молекула в объеме
Б - молекула

Поверхностные явленияА - молекула в объемеБ - молекула на поверхностиВ –молекула на гребне

на поверхности
В –молекула на гребне


Слайд 3 Поверхностные явления
На поверхностный слой молекул действует сила, направленная

Поверхностные явленияНа поверхностный слой молекул действует сила, направленная вглубь объема. Она

вглубь объема. Она называется поверхностным натяжением ( σ).
Под действием

этой силы поверхность раздела Ж/Гстановится предельно гладкой и сокращается до минимума. Поверхность жидкости эквипотен-циальна в спокойном состоянии.


Любая поверхность имеет избыточную свободную поверхностную энергию (СПЭ)


Слайд 4 Величины коэффициента поверхностного натяжения
(Ж/Ж, Ж/Т)

Величины коэффициента поверхностного натяжения(Ж/Ж, Ж/Т)

Слайд 5 СПЭ в биологии и медицине
Полная альвеолярная поверхность

СПЭ в биологии и медицине Полная альвеолярная поверхность легких при вдохе

легких при вдохе равна 70—80 м2, что примерно в

40 раз больше наружной поверхности тела.

Большая удельная поверхность органов и тканей необходима для активного обмена веществ: он происходит лишь в том случае, когда уменьшается СПЭ.

Суммарная поверхность эритроцитов, контактирующих со всеми альвеолами в течение 1 мин – 3750 м2.

В печени суммарная площадь внутренней митохондриальной мембраны составляет 40м2 на 1 г белка.


Слайд 6 Расчет и определение СПЭ
площадь (м2)
коэффициент
поверхностного
натяжения

Расчет и определение СПЭ площадь (м2)коэффициент поверхностного натяжения (Дж/м2 , н/м)B

(Дж/м2 , н/м)
B → min, σ = const
Образование

сферических капель
Укрупнение частиц (коагуляция)
Идеально гладкая жидкая поверхность.

→ min, B = const

Адсорбция


Слайд 7 Демонстрационный опыт

вода
σ ×103 н/м
72,5
масляная кислота
26,5
Начальное
состояние
СH3CH2CH2COOH


Гидрофобный хвост
Гидрофильная головка
Равновесное

Демонстрационный опытводаσ ×103 н/м72,5масляная кислота26,5Начальное состояниеСH3CH2CH2COOHГидрофобный хвостГидрофильная головкаРавновесное состояние


состояние


Слайд 8 Адсорбция – самопроизвольный процесс накопления вещества на

Адсорбция – самопроизвольный процесс накопления вещества на поверхности раздела фаз.

поверхности раздела фаз.
Адсорбент – вещество, на котором происходит

адсорбция.

Вещество, молекулы которого могут адсорбироваться, называется адсорбтивом, а уже адсорбированные молекулы – адсорбатом.

Основные термины

Абсорбция – процесс поглощения одного вещества всем объемом другого, а не только его поверхностью.

Сорбция – любой процесс поглощения веще-ства (как адсорбция, так и абсорбция).


Слайд 9 Адсорбция
Еактивации мала, Vадсорбции высокая
Процесс самопроизвольный
Процесс избирательный
Первые исследования

АдсорбцияЕактивации мала, Vадсорбции высокая Процесс самопроизвольныйПроцесс избирательныйПервые исследования в областиадсорбции –

в области
адсорбции – Т.Е. Ловиц (1757-1804)
Предложил использовать уголь для

очистки спирта от сивушных масел и для дезодорации воздуха.

Δ G < 0

Δ S < 0

ΔH < 0

Поверхность раздела таблетки активированного угля равна 125 м2


Слайд 10 Адсорбция в медицинской практике
Физиотерапевтические процедуры –
ванны, аппликации,

Адсорбция в медицинской практикеФизиотерапевтические процедуры – ванны, аппликации, обертыванияГемосорбция – удаление

обертывания
Гемосорбция – удаление
ядовитых веществ из кровяного русла
Энтеросорбция –

удаление
ядовитых веществ и газов
из желудочно-кишечного тракта

Мази, эмульсии, присыпки
при лечении кожных заболеваний


Слайд 11 Pасчет адсорбции

Pасчет адсорбции

Слайд 12 Уравнения адсорбции
Г = f(природа адсорбента/адсорбтива, С(Р), Т)
Изотермы (T=const)

Уравнения адсорбцииГ = f(природа адсорбента/адсорбтива, С(Р), Т)Изотермы (T=const) адсорбции для твердых адсорбентовУравнение ЛэнгмюраУравнение ФрейндлихаУравнение Гиббса (универсальное)

адсорбции для твердых адсорбентов
Уравнение Лэнгмюра
Уравнение Фрейндлиха


Уравнение Гиббса (универсальное)


Слайд 13 Уравнение Гиббса
1. Δ С > 0; Δσ >

Уравнение Гиббса1. Δ С > 0; Δσ > 0Г < 0

0
Г < 0 (отрицательная адсорбция)
С адсорбтива на поверхности

С адсорбтива в объеме

2. Δ С > 0; Δσ < 0

Г > 0 (положительная адсорбция)

С адсорбтива на поверхности > С адсорбтива в объеме


Слайд 14 неорганические соединения:
кислоты, основания, соли.
Для воды:
Вещества, вызывающие положительную

неорганические соединения: кислоты, основания, соли.Для воды:Вещества, вызывающие положительную адсорбцию, называютсяповерхностно-активными веществами


адсорбцию, называются
поверхностно-активными веществами (ПАВ)
Вещества, вызывающие отрицательную
адсорбцию, называются
поверхностно-инактивными веществами

(ПИАВ)

Слайд 15 ПАВ
Полярные
органические молекулы

ПАВПолярные органические молекулы

Слайд 16 С17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+
Анионактивные ПАВ
Алкилсульфаты
С12Н25OSO3Na →

С17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+Анионактивные ПАВАлкилсульфаты С12Н25OSO3Na → С12Н25OSO3- + Na+ПАВМылаАлкиларилсульфонаты

С12Н25OSO3- + Na+
ПАВ
Мыла
Алкиларилсульфонаты


Слайд 17 роккол
Соли аммония и пиридиния
Катионактивные ПАВ
цетилпиридиний хлорид
Неионногенные мыла
C11H21-O-(CH2CH2O)8H

рокколСоли аммония и пиридинияКатионактивные ПАВцетилпиридиний хлоридНеионногенные мылаC11H21-O-(CH2CH2O)8H

Слайд 18 ПАВ
Анионактивные ПАВ
Мыла
С17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+
Катионактивные ПАВ
Соли аммония

ПАВАнионактивные ПАВМылаС17Н35СООNa → С17Н35СОО- + Na+Катионактивные ПАВСоли аммония и пиридинияНеионногенные мылаC11H21-O-(CH2CH2O)8Hроккол

и пиридиния
Неионногенные мыла
C11H21-O-(CH2CH2O)8H
роккол


Слайд 19 Применение ПАВ в медицине
Моющие средства;
дегазирующие

Применение ПАВ в медицине Моющие средства; дегазирующие средства. стабилизаторы лекарственных суспензий;

средства.
стабилизаторы лекарственных суспензий;
эмульгаторы при стабилизации эмульсий для

внутривенного применения;

бактерицидные препараты (катионактивные ПАВ);

смачиватели для улучшения растекания лекарственных форм;


Слайд 20 Моющее действие ПАВ
Грязь попала на руку. Ее удерживает

Моющее действие ПАВГрязь попала на руку. Ее удерживает на коже сила

на коже сила адсорбции.
Струей воды грязь не отмыть

– она плохо смачивается водой.

Слайд 21 Молекулы мыла связываются с поверхностью руки и грязью.
Раствор

Молекулы мыла связываются с поверхностью руки и грязью.Раствор мыла смачивает частицу.Моющее действие ПАВ

мыла смачивает частицу.
Моющее действие ПАВ


Слайд 22 Моющее действие ПАВ
Частица грязи отрывается от кожи и

Моющее действие ПАВЧастица грязи отрывается от кожи и уносится струей воды,

уносится струей воды, а мыло, адсорбирующееся на поверхности руки

легко смывается водой.

Слайд 23 Уравнение Лэнгмюра

Нобелевская премия за работы по теории поверхностных

Уравнение ЛэнгмюраНобелевская премия за работы по теории поверхностных явлений (1932)Г∞ -

явлений (1932)
Г∞ - предельная адсорбция
Г∞, К - константы для

пары адсорбент-адсорбтив.

Кдес, Кадс - константы скорости процессов адсорбции и десорбции


Слайд 24 1. Адсорбция происходит лишь на активных центрах поверхности.

адсорбент
Активные

1. Адсорбция происходит лишь на активных центрах поверхности.адсорбентАктивные центрыОсновные положенияадсорбат  2. Адсорбция мономолекулярна

центры
Основные положения





адсорбат
2. Адсорбция мономолекулярна


Слайд 25 3. Процесс адсорбции равновесен.
Г∞ (предельная адсорбция)
Общее

3. Процесс адсорбции равновесен. Г∞ (предельная адсорбция) Общее число активных

число активных центров

Vадс = Vдес
Основные положения

Г (адсорбция)

Г∞- Г

свободные активные центры

занятые активные центры


Слайд 26 Вывод уравнения Ленгмюра
Vадс = КадсС(Г∞- Г)
Vдес = КдесГ
Vадс

Вывод уравнения ЛенгмюраVадс = КадсС(Г∞- Г)Vдес = КдесГVадс = VдесДелим на Кадс

= Vдес
Делим на Кадс


Слайд 27 I

II
III
Г∞
Изотерма адсорбции
I – область малых концентраций,
С

IIIIIIГ∞Изотерма адсорбцииI – область малых концентраций, СK, тогда Г = Г∞

Г = (Г∞ /К)С (I участок)
С>>K, тогда Г =

Г∞ (III участок)

С = К, то Г = Г∞С/2C = Г∞/2

II – средние концентрации,

III – высокие концентрации.

C = K


Слайд 28 Расчет площади полярной «головки» молекулы ПАВ
Для RCOOH S

Расчет площади полярной «головки» молекулы ПАВДля RCOOH S = 21 ×10-16 cм2

= 21 ×10-16 cм2


Слайд 29 Уравнение Фрейндлиха
Г(x/m) = aCn
a, n – постоянные величины

Уравнение Фрейндлиха Г(x/m) = aCna, n – постоянные величины для данной

для данной пары
адсорбент-адсорбтив
Описывает процесс

адсорбции на твердой поверхности




y

=

a

+

bx


Слайд 30 lgx/m
lgcр
1
2
3
1
2
3




lga
n = tgα= OC/AO
α
A
O
C
Определение констант “a” и “n”

lgx/mlgcр123123lgan = tgα= OC/AOαAOCОпределение констант “a” и “n”

Слайд 31 Константы “a” и “n”
(адсорбент - активированный уголь)

Константы “a” и “n” (адсорбент - активированный уголь)

Слайд 32 Избирательность адсорбции
Правило Панета-Фаянса
При адсорбции ионов на кристаллических поверхностях

Избирательность адсорбцииПравило Панета-ФаянсаПри адсорбции ионов на кристаллических поверхностях адсорбируются те ионы,

адсорбируются те ионы, которые способны достраивать кристаллическую решетку твердого

тела, находятся в избытке и дают труднорастворимые соединения.

Слайд 33 Избирательность адсорбции
Многовалентные ионы адсорбируются сильнее одновалентных
Способность к адсорбции

Избирательность адсорбцииМноговалентные ионы адсорбируются сильнее одновалентныхСпособность к адсорбции одинаково заряженных ионов

одинаково заряженных ионов определяется их местом в лиотропных рядах
Сs+

> Rb+ > K+ > Na+ > Li+

CNS- > I- > NO3- > Br- > Cl-

Фрагменты лиотропных рядов катионов и анионов:


Слайд 34 Биологическое значение
избирательной адсорбции
Избирательная адсорбция токсинов тканями и клетками
Токсины

Биологическое значениеизбирательной адсорбцииИзбирательная адсорбция токсинов тканями и клеткамиТоксины возбудителей столбняка поражают

возбудителей столбняка поражают клетки
центральной нервной системы, дизентерии – вегетативной
Высокая

избирательность иммунных белков
(антител)

Яды обладают высокой адсорбируемостью
на активных центрах ферментов

Окрашивание белков

Щелочные белки клеточных ядер, заряженные в
нейтральной среде положительно, окрашиваются кислыми
(отрицательно заряженными) красителями, кислые белки
протоплазмы – основными (положительно заряженными).


Слайд 35 Обменная адсорбция
Явление замещения на адсорбенте одного
вещества другим, находящимся

Обменная адсорбцияЯвление замещения на адсорбенте одноговещества другим, находящимся во внешнейсреде.Ионообменная адсорбцияНекоторые

во внешней
среде.

Ионообменная адсорбция
Некоторые адсорбенты (иониты) обладают химическими группами, способными

в результате диссоциации замещать свои ионы на одноименно заряженные ионы, содержащиеся в растворе.

Слайд 36 Иониты
1 – каркас
2 – фиксированный ион
3 –

Иониты 1 – каркас2 – фиксированный ион3 – подвижный ион, способный к ионному обмену

подвижный ион, способный к ионному обмену


Слайд 37 Иониты
Катиониты

Иониты Катиониты     Z-X Kat+y Z-X (каркас, с

Z-X Kat+y
Z-X (каркас, с закрепленным анионом)
Kat+y

(катионы, способные к ионообмену)
Аниониты Z+X An-y
Z+X (каркас, с закрепленным катионом)
An-y (анионы, способные к ионообмену)



Слайд 38 Иониты
Природные:
Алюмосиликаты (цеолиты, гидрослюда и др.)
Древесина, торф, целлюлоза,
сульфированные

ИонитыПриродные:Алюмосиликаты (цеолиты, гидрослюда и др.)Древесина, торф, целлюлоза, сульфированные углиСинтетические:Алюмосиликаты (пермутиты)Органические ионообменные

угли
Синтетические:
Алюмосиликаты (пермутиты)
Органические ионообменные смолы
ZSO3H, ZCOOH, ZPO(OH)2 (катиониты)
ZNH2, ZN(CH3)2, Z=NH

(аниониты)

Слайд 39 Цеолиты
Атомы кислорода обозначены голубым, кремния или алюминия –

ЦеолитыАтомы кислорода обозначены голубым, кремния или алюминия – сиреневым, натрия – красным цветом.

сиреневым, натрия – красным цветом.


Слайд 40 Натриево-силикатное стекло
Атом кремния
Атом кислорода
Атом натрия


x Na2O × y

Натриево-силикатное стеклоАтом кремнияАтом кислородаАтом натрияx Na2O × y SiO2

SiO2


Слайд 41 Применение ионитов
Опреснение воды
ZH+катионит + Na+ + Cl-

Применение ионитовОпреснение воды ZH+катионит + Na+ + Cl- D ZNa+ +

D ZNa+ + H+ + Cl-
ZOH-анионит + H+

+ Cl- D ZCl- + H2O

щелочная регенерация

кислая регенерация

Недостатки метода:
- требуется регенерация ионитов


  • Имя файла: poverhnostnye-yavleniya-adsorbtsiya.pptx
  • Количество просмотров: 140
  • Количество скачиваний: 0